KR20200074827A - 가스 공급 시스템 및 이를 구비한 선박 - Google Patents

가스 공급 시스템 및 이를 구비한 선박 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가스 공급 시스템 및 이를 구비한 선박에 관한 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 가스 공급 시스템은, 액화가스를 저장하는 연료탱크; 상기 연료탱크에서 배출되는 액화가스를 가열하여 엔진에 공급하는 히터; 상기 연료탱크에 마련되어 상기 연료탱크에 저장된 액화가스를 가열해 상기 연료탱크로 리턴시키는 PBU(pressure build-up unit); 및 상기 히터에서 가열된 액화가스 중 적어도 일부를 상기 연료탱크로 리턴시키는 리턴라인을 포함하되, 상기 엔진의 초기 가동 시 상기 PBU를 이용하여 상기 연료탱크의 내압을 상승시키고, 상기 엔진의 정상 가동 시 상기 리턴라인을 이용하여 상기 연료탱크의 내압을 상승시켜, 액화가스 펌프에 의한 펌핑 없이 액화가스를 상기 엔진으로 공급하는 것을 특징으로 한다.

Description

가스 공급 시스템 및 이를 구비한 선박{FUEL GAS SUPPLY SYSTEM AND SHIP HAVING THE SAME}
본 발명은 가스 공급 시스템 및 이를 구비한 선박에 관한 것이다.
최근 기술 개발에 따라 가솔린이나 디젤을 대체하여 액화천연가스(Liquefied Natural Gas), 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas) 등과 같은 액화가스를 널리 사용하고 있다.
액화천연가스는 가스전에서 채취한 천연가스를 정제하여 얻은 메탄을 냉각해 액화시킨 것이며, 무색ㆍ투명한 액체로 공해물질이 거의 없고 열량이 높아 대단히 우수한 연료이다. 반면 액화석유가스는 유전에서 석유와 함께 나오는 프로판(C3H8)과 부탄(C4H10)을 주성분으로 한 가스를 상온에서 압축하여 액체로 만든 연료이다. 액화석유가스는 액화천연가스와 마찬가지로 무색무취이고 가정용, 업무용, 공업용, 자동차용 등의 연료로 널리 사용되고 있다.
이와 같은 액화가스는 지상에 설치되어 있는 액화가스 저장탱크에 저장되거나 또는 대양을 항해하는 운송수단인 선박에 구비되는 액화가스 저장탱크에 저장되는데, 액화천연가스는 액화에 의해 1/600의 부피로 줄어들고, 액화석유가스는 액화에 의해 프로판은 1/260, 부탄은 1/230의 부피로 줄어들어 저장 효율이 높다는 장점이 있다. 이러한 액화가스를 연료로 사용하는 엔진이 구동되기 위해서 필요한 온도 및 압력 등은, 탱크에 저장되어 있는 액화가스의 상태와는 다를 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 연료가스의 공급 효율성이 향상된 가스 공급 시스템 및 이를 구비한 선박을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 가스 공급 시스템은, 액화가스를 저장하는 연료탱크; 상기 연료탱크에서 배출되는 액화가스를 가열하여 엔진에 공급하는 히터; 상기 연료탱크에 마련되어 상기 연료탱크에 저장된 액화가스를 가열해 상기 연료탱크로 리턴시키는 PBU(pressure build-up unit); 및 상기 히터에서 가열된 액화가스 중 적어도 일부를 상기 연료탱크로 리턴시키는 리턴라인을 포함하되, 상기 엔진의 초기 가동 시 상기 PBU를 이용하여 상기 연료탱크의 내압을 상승시키고, 상기 엔진의 정상 가동 시 상기 리턴라인을 이용하여 상기 연료탱크의 내압을 상승시켜, 액화가스 펌프에 의한 펌핑 없이 액화가스를 상기 엔진으로 공급한다.
구체적으로, 상기 초기 가동은, 상기 연료탱크의 내압이 상기 엔진의 요구압력 미만인 상태일 수 있다.
구체적으로, 상기 정상 가동은, 상기 연료탱크의 내압이 상기 엔진의 요구압력에 대응되는 상태일 수 있다.
구체적으로, 상기 연료탱크와 상기 히터 사이에 구비되어, 상기 연료탱크로부터 제공된 액화가스를 기화시키는 기화기를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 연료탱크 내에서 발생하는 증발가스를 상기 기화기에 의해 기화된 액화가스에 혼합하는 증발가스 공급라인을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 선박은, 상기 가스 공급 시스템을 포함한다.
본 발명에 따른 가스 공급 시스템 및 이를 구비한 선박은, 연료탱크 내의 압력을 효과적으로 증가시켜, 연료탱크로부터 수요처까지 가스 공급 효율성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 액화가스 공급을 위한 펌프를 생략하여 가스 공급 시스템의 제조 및 운영 비용을 절감할 수 있다.
또한, 엔진의 초기 가동 시에만 PBU를 사용하고 이후에는 리턴라인을 이용해 연료탱크를 가압함으로써, PBU의 부하를 줄이고 수명을 증가시켜 가스 공급 시스템의 경제적인 운용이 가능하다.
또한, PBU와 히터를 통합하여 장치의 크기를 줄이고 열효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 비응결 가스(non-condensable gas)를 연료탱크로 리턴시켜 가압 효율을 높일 수 있다.
또한, 별도 구비된 소형 연료탱크를 가압하여 연료가스를 공급함으로써 내압상승 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 복수의 부스팅 탱크를 교대로 이용하여 연속적인 연료가스 공급이 안정적으로 가능해진다.
또한, 상하로 배치된 복수의 탱크 구조에서 수두압으로 연료가스를 전달함으로써 액화가스 펌프를 생략할 수 있다.
또한, PBU와 액화가스 히터를 통합하여 시스템 구성을 단순화할 수 있다.
또한, 두 열교환기가 서로 백업하는 구성으로 마련되어 가스 공급 시스템의 안정적인 운영이 가능하다.
또한, 연료탱크 내 고온의 증발가스를 보일러에 공급하여 열효율을 증가시키고, 보일러 가동비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 가스 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 가스 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제7 실시예에 따른 가스 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제8 실시예에 따른 가스 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
이하에서는 본 발명의 가스 공급 시스템에 대해 설명하며, 본 발명은 가스 공급 시스템과 이를 가지는 선박을 포함하는 것이다. 여기서, 선박은 엔진과, 엔진에 액화가스를 공급하는 가스 공급 시스템이 구비된 모든 종류의 해양 구조물을 포함할 수 있다.
이하 본 명세서에서, 액화가스는 LNG 또는 LPG, 에틸렌, 암모니아 등과 같이 일반적으로 액체 상태로 보관되는 모든 가스 연료를 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 증발가스(BOG: Boil-Off Gas)는 자연기화 또는 강제기화된 액화가스를 의미할 수 있다. 다만 증발가스는 기체 상태의 증발가스뿐만 아니라 액화된 증발가스를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 공급 시스템(10)은 연료탱크(110), 엔진(EG), 액화가스 공급라인(120), PBU(130), 리턴라인(140) 및 증발가스 공급라인(150)을 포함할 수 있다.
연료탱크(110)는 액상의 액화가스를 저장한다. 연료탱크(110)는 액화가스를 극저온 액체 상태에서 안정적으로 저장하기 위하여 멤브레인 타입으로 마련될 수 있지만, 이로 한정하는 것은 아니다.
연료탱크(110)는 선체의 길이 방향으로 복수 개가 마련될 수 있고, 또한 선체의 좌우 방향으로 둘 이상이 마련될 수 있다. 연료탱크(110)의 수나 배치는 특별히 한정되지 한정되지 않으며, 다양하게 결정될 수 있다.
연료탱크(110)는 약 1bar 내외의 압력으로 액화가스를 저장할 수 있으며, 연료탱크(110)에 저장된 액화가스는 후술될 액화가스 공급라인(120)을 통해 외부로 배출된 후 히터(HT) 및 기화기(VP)에 의하여 기화되어 엔진(EG)으로 전달될 수 있다.
엔진(EG)은 연료탱크(110)로부터 고압의 액화가스를 공급받아 구동하는 기관으로서, 선박의 추진 동력 또는 내부 전력을 제공할 수 있다. 여기서, 엔진(EG)으로 공급되는 액화가스의 압력은 예를 들어 10bar 내지 300bar 정도일 수 있다. 엔진(EG)은 2행정 디젤엔진 또는 이중 연료엔진 또는, 4행정 디젤엔진 또는 이중 연료엔진일 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 고압의 액화가스를 사용하는 엔진이라면 모두 포함할 수 있다.
액화가스 공급라인(120)은 연료탱크(110)에 저장된 액화가스를 엔진(EG)에 공급하도록 마련된다. 액화가스 공급라인(120)의 일단은 연료탱크(110)의 내부에 연통되도록 마련되고, 타단은 엔진(EG)에 연결된다.
액화가스 공급라인(120) 상에는 액화가스의 유량 조절을 위한 제1 밸브(V1), 액화가스를 기화시키기 위한 기화기(VP), 기화된 액화가스를 엔진(EG)의 요구온도로 가열시키기 위한 히터(HT)가 마련될 수 있다.
기화기(VP)는 연료탱크(110)와 히터(HT) 사이에 구비되어, 연료탱크(110)로부터 제공된 액화가스를 기화시킨다.
히터(HT)는 연료탱크(110)에서 배출되는 액화가스를 가열하여 엔진(EG)에 공급한다.
기화기(VP)와 히터(HT)는 고온의 열매체와 열교환하는 열교환기로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
PBU(130)(pressure build-up unit)는 연료탱크(110)에 마련되어 연료탱크(110)에 저장된 액화가스를 가열해 연료탱크(110)로 리턴시킨다. PBU(130)는 액화가스를 기화시켜 연료탱크(110)의 내의 압력을 소정 구간 내로 유지할 수 있다.
구체적으로, 연료탱크(110)에서 액화가스가 외부로 배출되면 연료탱크(110) 내의 압력이 저하되고 이에 의하여 액화가스가 기화기(VP)로 공급이 되지 않을 수 있는데, PBU(130)는 액화가스를 기화시켜 연료탱크(110)로 리턴시켜 상기한 바와 같은 연료탱크(110) 내의 압력 저하를 방지한다.
본 실시예의 PBU(130)는 엔진(EG)의 초기 가동 시에만 가동하여 연료탱크(110)의 내압을 상승시키고, 엔진(EG)의 정상 가동 시에는 PBU(130)를 가동시키지 않고 후술될 리턴라인(140)을 이용해 연료탱크(110)의 내압을 상승시킨다. 보다 상세한 내용은 후술하기로 한다.
리턴라인(140)은 히터(HT)에서 가열된 액화가스 중 적어도 일부를 연료탱크(110)로 리턴시킨다. 리턴라인(140)의 일단은 히터(HT)의 상류에 연결되고, 리턴라인(140)의 타단은 연료탱크(110)에 연결된다. 여기서, 리턴라인(140)의 일단은 액화가스 공급라인(120)으로부터 분기된다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 가스 공급 시스템(10)은 엔진(EG)의 초기 가동 시 PBU(130)를 이용하여 연료탱크(110)의 내압을 상승시키고, 엔진(EG)의 정상 가동 시 리턴라인(140)을 이용하여 연료탱크(110)의 내압을 상승시킨다. 여기서, 엔진(EG)의 초기 가동은 연료탱크(110)의 내압이 엔진(EG)의 요구압력 미만인 상태이고, 엔진(EG)의 정상 가동은 연료탱크(110)의 내압이 엔진(EG)의 요구압력에 대응되는 상태로 정의될 수 있다.
즉, 연료탱크(110)의 내압이 엔진(EG)의 요구압력 미만이면, PBU(130)를 가동해 연료탱크(110)의 내압을 상승시켜 액화가스를 공급하고, 연료탱크(110)의 내압이 엔진(EG)의 요구압력에 상응하는 수준이면, PBU(130)를 가동시키지 않고 히터(HT)의 상류에서 가열된 액화가스를 연료탱크(110)로 재순환시켜 연료탱크(110)의 내의 압력 저하를 방지한다.
이에 의하여, 본 실시예의 가스 공급 시스템(10)은 별도의 액화가스 펌프에 의한 펌핑 없이 액화가스를 엔진(EG)으로 공급할 수 있다.
증발가스 공급라인(150)은 연료탱크(110) 내에서 발생하는 증발가스를 기화기(VP)에 의해 기화된 액화가스에 혼합한다. 증발가스 공급라인(150)의 일단은 연료탱크(110)의 상부에 연결되고, 타단은 기화기(VP)의 하류에 연결된다. 연료탱크(110) 내부에서 발생된 증발가스는 증발가스 공급라인(150)을 통해 액화가스 공급라인(120)에 합류하여 엔진(EG)의 연료가스로 이용될 수 있다.
추가적으로, 증발가스 공급라인(150)과 리턴라인(140) 상에는 증발가스 및 액화가스의 유량 조절을 위한 제2 밸브(V2)와 제3 밸브(V3)가 각각 구비될 수 있다. 또한, 연료탱크(110)의 내압 측정을 위해 연료탱크(110) 내부에 압력계(미도시)가 마련될 수 있으며, 측정된 압력에 따라 상기 밸브들(V1, V2, V3)의 개도가 조절될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 공급 시스템(10)은, 연료탱크(110) 내의 압력을 효과적으로 증가시켜, 연료탱크(110)로부터 수요처까지 가스 공급 효율성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 액화가스 공급을 위한 펌프를 생략하여 가스 공급 시스템(10)의 제조 및 운영 비용을 절감할 수 있다.
또한, 엔진(EG)의 초기 가동 시에만 PBU(130)를 사용하고 이후에는 리턴라인(140)을 이용해 연료탱크(110)를 가압함으로써, PBU(130)의 부하를 줄이고 수명을 증가시켜 가스 공급 시스템(10)의 경제적인 운용이 가능하다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 공급 시스템(20)은 연료탱크(210), 엔진(EG), PBU(220), 액화가스 공급라인(230), 버퍼 연료탱크(240), 리턴라인(250)을 포함할 수 있다.
전술한 구성 요소와 동일한 참조 번호를 갖는 구성 요소에 관하여는 모순되지 않는 한 전술한 개시 사항을 참조할 수 있으며, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
PBU(220)는 연료탱크(210)에 마련되어 연료탱크(210)에 저장된 액화가스를 가열해 연료탱크(210)로 리턴시킨다. PBU(130)는 액화가스를 기화시켜 연료탱크(210)의 내의 압력을 소정 구간 내로 유지할 수 있다.
구체적으로, PBU(220)는 액화가스를 연료탱크(210)로 리턴시키는 순환라인(221)과, 순환라인(221)에 마련되어 액화가스를 가열하는 히팅수단(223)을 포함한다. 순환라인(221)의 일단은 연료탱크(210)의 하부에 연결되고, 타단은 연료탱크(210)의 상부에 연결된다.
그리고, 순환라인(221)에서 히팅수단(223)의 하류에서 후술될 액화가스 공급라인(230)이 분기된다. 이에 의하여, 연료탱크(210)에서 배출된 액화가스는 히팅수단(223)을 경과하여 일부는 액화가스 공급라인(230)을 통해 엔진(EG)으로 공급되고, 나머지 일부는 순환라인(221)을 따라 연료탱크(210)로 리턴된다.
여기서, 순환라인(221)을 따라 연료탱크(210)로 리턴되는 액화가스는, 액화가스 공급라인(230)을 통해 엔진(EG)으로 공급되는 액화가스 대비 비등점이 낮을 수 있다. 즉, 순환라인(221)을 따라 연료탱크(210)로 리턴되는 액화가스는, 액화가스 공급라인(230)을 통해 엔진(EG)으로 공급되는 액화가스 대비 질소의 비율이 높을 수 있다.
액화가스 공급라인(230)은 연료탱크(210)에 저장된 액화가스를 엔진(EG)으로 공급한다. 본 실시예의 액화가스 공급라인(230)은 PBU(220)에서 분기되고, PBU(220)에서 가열되어 연료탱크(210)로 리턴되는 액화가스 중 일부를 엔진(EG)으로 공급한다. 이 때, 액화가스 공급라인(230)은 순환라인(221)에서 히팅수단(223)의 하류에서 분기된 후, 히팅수단(223)을 경유해 엔진(EG)으로 연결된다.
이에 의하여, 액화가스가 PBU(220)의 히팅수단(223)에 의해 1차 가열되고, 액화가스 공급라인(230)을 따라 흐르면서 히팅수단(223)에 의해 2차 가열된 후 엔진(EG)에 공급된다.
여기서, 히팅수단(223)은 복수의 유로(SL1, SL2, SL3)를 갖도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 히팅수단(223)은 연료탱크(210)에서 공급된 액화가스가 흐르는 제1 유로(SL1), 액화가스 공급라인(230)을 따라 흐르는 제2 유로(SL2), 및 열원(ST)으로부터 스팀이 흐르는 제3 유로(SL3)를 갖는 3 스트림 열교환기로 구성될 수 있다.
버퍼 연료탱크(240)는 액화가스 공급라인(230)에서 히팅수단(223)의 상류에 마련되어 액화가스를 임시 저장한다.
리턴라인(250)은 액화가스 공급라인(230)에서 분기되어 순환라인(221)에 연결되어 액화가스 공급라인(230)의 액화가스를 연료탱크(210)로 리턴시킨다. 리턴라인(250)의 일단은 액화가스 공급라인(230)에서 히팅수단(223)의 하류에 연결되고, 타단은 순환라인(221)에서 히팅수단(223)의 하류에 연결된다.
추가적으로, 본 실시예의 가스 공급 시스템(20)은 액화가스 공급라인(230)에 마련되어 엔진(EG)으로 공급되는 액화가스의 압력과 유량을 조절하는 가스 밸브 유닛(260), 연료탱크(210) 내에서 발생하는 증발가스를 보일러로 공급하는 보일러 연결라인(270), 및 보일러 연결라인(270) 상에 마련된 가스히터(HT2)를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 공급 시스템(20)은, 액화가스 공급을 위한 펌프를 생략하여 가스 공급 시스템(20)의 제조 및 운영 비용을 절감할 수 있다.
또한, PBU(220)와 히터를 통합하여 장치의 크기를 줄이고 열효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 비응결 가스(non-condensable gas)를 연료탱크(210)로 리턴시켜 가압 효율을 높일 수 있다.
또한, 연료탱크(210) 내 고온의 증발가스를 보일러에 공급하여 열효율을 증가시키고, 보일러 가동비용을 절감할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 공급 시스템(30)은 연료탱크(310), 엔진(EG), PBU(320), 액화가스 공급라인(330) 및 히터(340)를 포함할 수 있다.
전술한 구성 요소와 동일한 참조 번호를 갖는 구성 요소에 관하여는 모순되지 않는 한 전술한 개시 사항을 참조할 수 있으며, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
PBU(320)는 연료탱크(310)에 마련되어 연료탱크(310)에 저장된 액화가스를 가열해 연료탱크(310)로 리턴시킨다. PBU(130)는 액화가스를 기화시켜 연료탱크(310)의 내의 압력을 소정 구간 내로 유지할 수 있다.
구체적으로, PBU(320)는 액화가스를 연료탱크(310)로 리턴시키는 순환라인(321)과, 순환라인(321)에 마련되어 액화가스를 가열하는 히팅수단(323)을 포함한다. 순환라인(321)의 일단은 연료탱크(310)의 하부에 연결되고, 타단은 연료탱크(310)의 상부에 연결된다.
그리고, 순환라인(321)에서 히팅수단(323)의 하류에서 후술될 액화가스 공급라인(330)이 분기된다. 이에 의하여, 연료탱크(310)에서 배출된 액화가스는 히팅수단(323)을 경과하여 일부는 액화가스 공급라인(330)을 통해 엔진(EG)으로 공급되고, 나머지 일부는 순환라인(321)을 따라 연료탱크(310)로 리턴된다.
여기서, 순환라인(321)을 따라 연료탱크(310)로 리턴되는 액화가스는, 액화가스 공급라인(330)을 통해 엔진(EG)으로 공급되는 액화가스 대비 비등점이 낮을 수 있다. 즉, 순환라인(321)을 따라 연료탱크(310)로 리턴되는 액화가스는, 액화가스 공급라인(330)을 통해 엔진(EG)으로 공급되는 액화가스 대비 질소의 비율이 높을 수 있다.
본 실시예에서, PBU(320)의 히팅수단(323)은 연료탱크(310)에서 공급된 액화가스가 흐르는 제1 유로(SL1)와, 열원(ST)으로부터 스팀이 흐르는 제2 유로(SL2)를 갖는 2 스트림 열교환기로 구성될 수 있다.
액화가스 공급라인(330)은 연료탱크(310)에 저장된 액화가스를 엔진(EG)으로 공급한다. 본 실시예의 액화가스 공급라인(330)은 PBU(320)에서 분기되고, PBU(320)에서 가열되어 연료탱크(310)로 리턴되는 액화가스 중 일부를 엔진(EG)으로 공급한다. 이 때, 액화가스 공급라인(330)은 순환라인(321)에서 히팅수단(323)의 하류에서 분기된 후, 후술될 히터(340)를 경유해 엔진(EG)으로 연결된다.
이에 의하여, 액화가스가 PBU(320)의 히팅수단(323)에 의해 1차 가열되고, 액화가스 공급라인(330)을 따라 흐르면서 히터(340)에 의해 2차 가열된 후 엔진(EG)에 공급된다.
히터(340)는 액화가스 공급라인(330)에 마련되고, PBU(320)의 히팅수단(323)으로 스팀이 흐르는 유로를 공유할 수 있다. 구체적으로, 히터(340)는 열원(ST)으로부터 스팀이 흐르는 제2 유로(SL2)와, 액화가스 공급라인(330)을 따라 흐르는 제3 유로(SL3)를 갖는 2 스트림 열교환기로 구성될 수 있다.
추가적으로, 본 실시예의 가스 공급 시스템(30)은 액화가스 공급라인(330)에서 히팅수단(323)의 상류에 마련되어 액화가스를 임시 저장하는 버퍼 연료탱크(350), 액화가스 공급라인(330)에 마련되어 엔진(EG)으로 공급되는 액화가스의 압력과 유량을 조절하는 가스 밸브 유닛(360), 연료탱크(310) 내에서 발생하는 증발가스를 보일러로 공급하는 보일러 연결라인(370), 및 보일러 연결라인(370) 상에 마련된 가스히터(HT2)를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 공급 시스템(30)은, 액화가스 공급을 위한 펌프를 생략하여 가스 공급 시스템(30)의 제조 및 운영 비용을 절감할 수 있다.
또한, PBU(320)와 히터(340)에 동일한 열원을 제공하여 열효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 비응결 가스(non-condensable gas)를 연료탱크(310)로 리턴시켜 가압 효율을 높일 수 있다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스 공급 시스템(40)은 대형 저장탱크(410), 소형 연료탱크(420), 액화가스 공급라인(430), 가스 히터(440), 리턴라인(450), 우회라인(460) 및 증발가스 리턴라인(470)을 포함할 수 있다.
전술한 구성 요소와 동일한 참조 번호를 갖는 구성 요소에 관하여는 모순되지 않는 한 전술한 개시 사항을 참조할 수 있으며, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
대형 저장탱크(410)는 액화가스를 저장하며 내부에 액화가스 이송펌프(411)가 마련된다. 대형 저장탱크(410)는 전술된 실시예들의 연료탱크와 실질적으로 동일하므로, 구체적인 설명은 생략한다.
소형 연료탱크(420)는 대형 저장탱크(410)로부터 액화가스를 전달받는다. 소형 연료탱크(420)는 대형 저장탱크(410) 보다 작은 크기이며, 후술될 액화가스 공급라인(430)을 통해 엔진(EG)으로 액화가스를 공급한다.
대형 저장탱크(410)와 소형 연료탱크(420)는 이송라인(412)으로 연결되며, 이송라인(412)에서 대형 저장탱크(410) 측에는 액화가스 이송펌프(411)가 구비된다.
대형 저장탱크(410)에 저장된 액화가스는 소형 연료탱크(420)로 전달되어 임시 저장된 후, 소형 연료탱크(420)에서 엔진(EG)으로 공급된다. 액화가스 이송펌프(411)는 소형 연료탱크(420)의 액화가스 저장량이 줄어들면 가동하여 액화가스를 전달할 수 있다.
액화가스 공급라인(430)은 소형 연료탱크(420)에 저장된 액화가스를 엔진(EG)에 공급하도록 마련된다. 액화가스 공급라인(430)의 일단은 소형 연료탱크(420)의 내부에 연통되도록 마련되고, 타단은 엔진(EG)에 연결된다.
액화가스 공급라인(430) 상에는 액화가스를 기화시키기 위한 기화기(VP), 기화된 액화가스를 엔진(EG)의 요구온도로 가열시키기 위한 히터(440)가 마련된다.
기화기(VP)는 소형 연료탱크(420)와 가스 히터(440) 사이에 구비되어, 소형 연료탱크(420)로부터 제공된 액화가스를 기화시킨다.
가스 히터(440)는 소형 연료탱크(420)에서 배출되는 액화가스를 가열하여 엔진(EG)에 공급한다. 기화기(VP)와 가스 히터(440)는 고온의 열매체와 열교환하는 열교환기로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
리턴라인(450)은 가스 히터(440)에서 가열된 액화가스 중 적어도 일부를 소형 연료탱크(420)로 리턴시킨다. 리턴라인(450)의 일단은 가스 히터(440)의 상류에 연결되고, 리턴라인(450)의 타단은 소형 연료탱크(420)에 연결된다. 여기서, 리턴라인(450)의 일단은 액화가스 공급라인(430)으로부터 분기된다.
리턴라인(450)은 가스 히터(440)의 상류에서 가열된 액화가스를 소형 연료탱크(420)로 재순환시켜 소형 연료탱크(420)의 내의 압력 저하를 방지한다. 이에 의하여, 소형 연료탱크(420)는 별도의 액화가스 펌프에 의한 펌핑 없이 액화가스를 엔진(EG)으로 공급할 수 있다.
우회라인(460)은 대형 저장탱크(410)에서 소형 연료탱크(420)를 우회하여 가스 히터(440)로 액화가스를 공급한다. 우회라인(460)의 일단은 이송라인(412)에서 액화가스 이송펌프(411)의 상류에 연결되며, 타단은 액화가스 공급라인(430)에서 기화기(VP)의 하류에 연결된다. 즉, 이송라인(412)에서 우회라인(460)이 분기되는 구조이다.
본 실시예의 가스 공급 시스템(40)은 엔진(EG)의 초기 가동 시 이송펌프(411)를 통해 우회라인(460)으로 액화가스를 공급하고, 엔진(EG)의 정상 가동 시 리턴라인(450)을 이용하여 소형 연료탱크(420)의 내압을 상승시켜, 소형 연료탱크(420)에 저장된 액화가스에 대해 액화가스 이송펌프(411)에 의한 펌핑 없이 액화가스를 엔진(EG)으로 공급할 수 있다. 여기서, 엔진(EG)의 초기 가동은 소형 연료탱크(420)의 내압이 엔진(EG)의 요구압력 미만인 상태이고, 엔진(EG)의 정상 가동은 소형 연료탱크(420)의 내압이 엔진(EG)의 요구압력에 대응되는 상태로 정의될 수 있다.
즉, 소형 연료탱크(420)의 내압이 엔진(EG)의 요구압력 미만이면, 이송라인(412)을 차단하고 액화가스 이송펌프(411)를 가동해 우회라인(460)으로 액화가스를 공급한다. 기화기(VP)와 가스 히터(440)를 거친 액화가스 일부는 리턴라인(450)을 통해 소형 연료탱크(420)로 리턴되어 소형 연료탱크(420)의 내압을 상승시킨다. 그리하여, 소형 연료탱크(420)의 내압이 엔진(EG)의 요구압력에 상응하는 수준에 도달하면, 우회라인(460)을 차단하고 액화가스 이송펌프(411) 가동을 중지하여도 소형 연료탱크(420)에 저장된 액화가스가 엔진(EG)으로 공급될 수 있다.
증발가스 리턴라인(470)은 소형 연료탱크(420)에서 대형 저장탱크(410)로 증발가스를 리턴시킨다. 증발가스 리턴라인(470)의 일단은 소형 연료탱크(420)의 상부에 연결되고, 타단은 대형 저장탱크(410)의 상부에 연결된다. 소형 연료탱크(420) 내부에서 발생된 증발가스는 증발가스 리턴라인(470)을 통해 대형 저장탱크(410)로 공급되어 대형 저장탱크(410)의 내압 저하를 방지할 수 있다.
한편, 본 실시예의 가스 공급 시스템(40)은 기화기(VP)와 가스 히터(440)를 가열하는 열매 순환 시스템을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 열매 순환 시스템은 열매를 가열하는 열매 히터(480), 열매가 열매 히터(480)와 가스 히터(440)를 순환하는 열매 순환라인(481), 및 열매 순환라인(481) 상에 구비되어 열매를 순환시키는 열매 펌프(483)를 포함할 수 있다. 여기서, 열매 히터(480)는 열원(ST)으로부터 스팀을 공급받아 열교환을 수행하는 열교환기로 구성될 수 있다. 또한, 열매는 글리콜 워터일 수 있으나, 특별히 한정되지 않는다.
이와 같이 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스 공급 시스템(40)은, 별도 구비된 소형 연료탱크(420)를 가압하여 연료가스를 공급함으로써 내압상승 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 엔진(EG)의 초기 가동 시에만 액화가스 이송펌프(411)를 사용하고 이후에는 리턴라인(450)을 이용해 소형 연료탱크(420)를 가압함으로써, 액화가스 이송펌프(411)의 부하를 줄이고 수명을 증가시켜 가스 공급 시스템(40)의 경제적인 운용이 가능하다.
또한, 내압상승을 위해 연료탱크에 마련되는 PBU를 생략할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 가스 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 가스 공급 시스템(50)은 저장탱크(510), 버퍼탱크(520), 복수 개의 부스팅 탱크(531, 532), 복수 개의 PBU(541, 542), 연료전달라인(550), 액화가스 공급라인(560), 리턴라인(570) 및 증발가스 공급라인(580)을 포함할 수 있다.
전술한 구성 요소와 동일한 참조 번호를 갖는 구성 요소에 관하여는 모순되지 않는 한 전술한 개시 사항을 참조할 수 있으며, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
저장탱크(510)는 액화가스를 저장한다. 저장탱크(510)는 B 타입 또는 멤브레인형으로 마련될 수 있다.
버퍼탱크(520)는 저장탱크(510)와 후술될 부스팅 탱크(531, 532) 사이에 마련되며, 저장탱크(510)로부터 전달된 액화가스를 임시 저장한다. 버퍼탱크(520)는 저장탱크(510)보다 작은 용량이며, 수두압에 의해 액화가스를 공급받을 수 있도록 저장탱크(510)의 하단에 위치할 수 있다.
저장탱크(510)와 버퍼탱크(520) 사이에 유량 제어를 위한 제1 밸브(V1)가 마련될 수 있다.
부스팅 탱크(531, 532)는 버퍼탱크(520)로부터 전달된 액화가스를 임시 저장하며, 2 이상으로 구비된다. 본 실시예에서, 부스팅 탱크(531, 532)는 제1 PBU(541)를 구비한 제1 부스팅 탱크(531)와, 제2 PBU(542)를 구비한 제2 부스팅 탱크(532)를 포함한다. 단, 부스팅 탱크(531, 532)는 3 이상으로 구비될 수 있다.
부스팅 탱크(531, 532)는 버퍼탱크(520)보다 작은 용량이며, 병렬로 나란히 마련될 수 있다. 또한, 부스팅 탱크(531, 532)는 수두압에 의해 액화가스를 공급받을 수 있도록 버퍼탱크(520)의 하단에 위치할 수 있다. 즉, 연료는 수두압에 의해 저장탱크(510)로부터 버퍼탱크(520)를 경유하여 부스팅 탱크(531, 532)로 순차적으로 전달될 수 있다.
제1 PBU(541)는 제1 부스팅 탱크(531)에 마련되어 제1 부스팅 탱크(531)에 저장된 액화가스를 가열해 제1 부스팅 탱크(531)로 리턴시킨다. 제1 PBU(541)는 액화가스를 기화시켜 제1 부스팅 탱크(531) 내의 압력을 소정 구간 내로 유지할 수 있다.
제2 PBU(542)는 제2 부스팅 탱크(532)에 마련되어 제2 부스팅 탱크(532)에 저장된 액화가스를 가열해 제2 부스팅 탱크(532)로 리턴시킨다. 제2 PBU(542)는 액화가스를 기화시켜 제2 부스팅 탱크(532) 내의 압력을 소정 구간 내로 유지할 수 있다.
연료전달라인(550)은 버퍼탱크(520)로부터 제1 부스팅 탱크(531) 및 제2 부스팅 탱크(532)로 연료를 공급한다. 연료전달라인(550)의 일단은 버퍼탱크(520)에 연결되고, 타단은 병렬로 분기되어 각각 제1 부스팅 탱크(531) 및 제2 부스팅 탱크(532)에 연결된다. 이때, 연료전달라인(550)의 분기된 두 타단은 각각 제1 PBU(541) 및 제2 PBU(542)와 연결된다.
그리고, 연료전달라인(550)에서 분기되고, 연료 공급을 중단한 부스팅 탱크에서 발생하는 고온가스를 버퍼탱크(520)로 리턴시키는 고온가스 전달라인(555)이 마련된다. 고온가스 전달라인(555)의 일단은 연료전달라인(550)에 연결되고, 타단은 버퍼탱크(520)에 연결된다.
연료전달라인(550) 상에는 액화가스 유량 제어를 위한 다수의 밸브가 구비될 수 있다. 구체적으로, 버퍼탱크(520)의 하류에 제3 밸브(V3)가 마련되고, 연료전달라인(550)이 병렬로 분기된 라인 각각에는 제4 밸브(V4)와 제5 밸브(V5)가 마련될 수 있다. 또한, 연료전달라인(550)과 연결되는 제1 PBU(541) 하류에는 제6 밸브(V6)가 마련되고, 연료전달라인(550)과 연결되는 제2 PBU(542) 하류에는 제7 밸브(V7)가 마련될 수 있다.
액화가스 공급라인(560)은 제1 부스팅 탱크(531) 및 제2 부스팅 탱크(532)에 저장된 액화가스를 엔진(EG)에 공급하도록 마련된다. 액화가스 공급라인(560)의 일단은 병렬로 분기되어 각각 제1 부스팅 탱크(531) 및 제2 부스팅 탱크(532)에 연결되고, 타단은 엔진(EG)에 연결된다.
액화가스 공급라인(560) 상에는 액화가스를 기화시키기 위한 기화기(VP), 기화된 액화가스를 엔진(EG)의 요구온도로 가열시키기 위한 히터(HT)가 마련될 수 있다.
또한, 액화가스 공급라인(560) 상에는 액화가스 유량 제어를 위한 다수의 밸브가 구비될 수 있다. 구체적으로, 제1 부스팅 탱크(531)의 하류에 제9 밸브(V9)와 제10 밸브(V10)가 마련되고, 제2 부스팅 탱크(532) 하류에 제8 밸브(V)와 제11 밸브(V11)가 마련될 수 있다. 여기서, 제9 밸브(V9)와 제10 밸브(V10) 사이에서 분기된 라인이 제1 PBU(541)에 연결되고, 제8 밸브(V)와 제11 밸브(V11) 사이에서 분기된 라인이 제2 PBU(542)에 연결될 수 있다.
리턴라인(570)은 버퍼탱크(520)로부터 저장탱크(510)로 증발가스를 리턴시킨다. 리턴라인(570)의 일단은 버퍼탱크(520)에 연결되고, 타단은 저장탱크(510)에 연결된다. 이때, 리턴라인(570)의 중간에서 저장탱크(510)로 분기라인이 연결될 수 있고, 분기라인에는 제2 밸브(V2)가 구비될 수 있다.
증발가스 공급라인(580)은 버퍼탱크(520)의 증발가스를 기화기(VP)에 의해 기화된 액화가스에 혼합한다. 증발가스 공급라인(580)의 일단은 리턴라인(570)에 연결되고, 타단은 액화가스 공급라인(560)에 연결될 수 있다. 증발가스 공급라인(580)의 일단은 리턴라인(570)으로부터 분기될 수 있다.
저장탱크(510)의 연료는 수두압에 의해 제1 부스팅 탱크(531)와 제2 부스팅 탱크(532)로 전달되며, 제1 부스팅 탱크(531)와 제2 부스팅 탱크(532)는 교대로 엔진(EG)으로 연료를 공급한다. 제1 부스팅 탱크(531)가 연료를 공급하면 제2 부스팅 탱크(532)는 대기하고, 제2 부스팅 탱크(532)가 연료를 공급하면 제1 부스팅 탱크(531)는 연료를 재충전한다.
이하, 제5 실시예에 따른 가스 공급 시스템(50)의 연료 공급 방법을 구체적으로 설명하기로 한다.
먼저, 제1 밸브(V1)가 개방되면, 저장탱크(510)로부터 버퍼탱크(520)로 연료가 전달된다.
다음으로, 제1 밸브(V1)가 차단되고 제3 내지 제5 밸브(V3, V4, V5)가 개방되면, 버퍼탱크(520)에서 제1 부스팅 탱크(531)와 제2 부스팅 탱크(532)로 연료가 전달된다.
다음으로, 제1 PBU(541)와 제2 PBU(542)가 가동해 제1 부스팅 탱크(531)와 제2 부스팅 탱크(532)의 내압을 상승시킨다. 이때, 제3 내지 제5 밸브(V3, V4, V5)는 차단되고 제6 내지 제9 밸브(V6, V7, V8, V9)는 개방된다.
다음으로, 제10 밸브(V10)를 개방하고 제11 밸브(V11)를 차단하면, 제1 부스팅 탱크(531)에서 엔진(EG)으로 연료가 공급되고, 제2 부스팅 탱크(532)는 고압 상태로 대기한다.
다음으로, 제1 밸브(V1)가 개방되면, 저장탱크(510)로부터 연료가 소진된 버퍼탱크(520)로 연료가 전달된다.
다음으로, 제10 밸브(V10)를 차단하고 제11 밸브(V11)를 개방하면, 제2 부스팅 탱크(532)에서 엔진(EG)으로 연료가 공급된다.
다음으로, 제4 밸브(V4)가 개방되면, 제1 부스팅 탱크(531)의 내압은 버퍼탱크(520)의 내압보다 큰 상태에서 제1 부스팅 탱크(531)의 고온가스가 고온가스 전달라인(555)을 통해 버퍼탱크(520)로 제공된다.
버퍼탱크(520)의 내압이 상승하면, 버퍼탱크(520)에서 연료가 소진된 제1 부스팅 탱크(531)로 연료가 전달된다. 이 때, 제2 밸브(V2)를 개방해 버퍼탱크(520) 내의 증발가스 일부를 저장탱크(510)로 리턴시킬 수 있다.
제2 부스팅 탱크(532)에서 엔진(EG)으로 연료가 공급되는 동안, 제1 PBU(541)가 가동해 제1 부스팅 탱크(531)의 내압을 상승시키고, 제1 부스팅 탱크(531)는 고압 상태로 대기한다.
다음으로, 제1 밸브(V1)가 개방되면, 저장탱크(510)로부터 연료가 소진된 버퍼탱크(520)로 연료가 전달된다.
다음으로, 제10 밸브(V10)를 개방하고 제11 밸브(V11)를 차단하면, 제1 부스팅 탱크(531)에서 엔진(EG)으로 연료가 공급된다.
다음으로, 제5 밸브(V5)가 개방되면, 제2 부스팅 탱크(532)의 내압은 버퍼탱크(520)의 내압보다 큰 상태에서 제2 부스팅 탱크(532)의 고온가스가 고온가스 전달라인(555)을 통해 버퍼탱크(520)로 제공된다.
버퍼탱크(520)의 내압이 상승하면, 버퍼탱크(520)에서 연료가 소진된 제2 부스팅 탱크(532)로 연료가 전달된다. 이 때, 제2 밸브(V2)를 개방해 버퍼탱크(520) 내의 증발가스 일부를 저장탱크(510)로 리턴시킬 수 있다.
제1 부스팅 탱크(531)에서 엔진(EG)으로 연료가 공급되는 동안, 제2 PBU(542)가 가동해 제2 부스팅 탱크(532)의 내압을 상승시키고, 제2 부스팅 탱크(532)는 고압 상태로 대기한다.
이와 같이 본 발명의 제5 실시예에 따른 가스 공급 시스템(50)은, 액화가스 공급을 위한 펌프를 생략하여 가스 공급 시스템(50)의 제조 및 운영 비용을 절감할 수 있다.
또한, 복수의 부스팅 탱크(531, 532)를 교대로 이용하여 연속적인 연료가스 공급이 안정적으로 가능해진다.
또한, 상하로 배치된 복수의 탱크 구조에서 수두압으로 연료가스를 전달함으로써 모든 탱크에서 액화가스 펌프를 생략할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 가스 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 가스 공급 시스템(60)은 연료탱크(610), 공급라인(620), 복수의 열교환기(631, 632), 및 복수의 리턴라인(641, 642)을 포함한다.
전술한 구성 요소와 동일한 참조 번호를 갖는 구성 요소에 관하여는 모순되지 않는 한 전술한 개시 사항을 참조할 수 있으며, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
공급라인(620)은 연료탱크(610)에서 엔진(EG)으로 연결되며 적어도 일부분이 병렬로 마련된다. 본 실시예에서, 공급라인(620)은 연료탱크(610)의 하류에서 분기되어 서로 병렬로 마련된 후 합류되는 제1 공급라인(621)과 제2 공급라인(622)을 포함할 수 있다.
복수의 열교환기(631, 632)는 공급라인(620)에서 병렬로 마련되는 부분에 각각 설치된다. 구체적으로, 제1 공급라인(621) 상에 제1 열교환기(631)가 구비되고, 제2 공급라인(622) 상에 제2 열교환기(632)가 구비된다.
제1 열교환기(631)와 제2 열교환기(632)는 서로 다른 온도로 액화가스를 가열한다. 이때, 상대적으로 낮은 온도로 가열하는 어느 하나의 열교환기는, 가열된 액화가스가 연료탱크(610)로 리턴되도록 하여 연료탱크(610)의 내압 상승을 위한 PBU 히터로 사용되고, 상대적으로 높은 온도로 가열하는 다른 하나의 열교환기는, 가열된 액화가스를 엔진(EG)으로 공급한다.
예컨대, 제1 열교환기(631)의 가열 온도가 제2 열교환기(632)의 가열 온도보다 낮은 경우, 제1 열교환기(631)를 경유하는 액화가스는 연료탱크(610)로 리턴되고, 제2 열교환기(632)를 경유하는 액화가스는 엔진(EG)으로 공급된다.
또한, 제1 열교환기(631)와 제2 열교환기(632) 중 PBU 히터로 사용되는 어느 하나에 공급되는 열매 유량은 다른 하나에 공급되는 열매 유량보다 작게 설정될 수 있다.
복수의 리턴라인(641, 642)은 제1 열교환기(631)와 제2 열교환기(632) 각각의 하류에서 연료탱크(610)로 리턴하도록 마련된다. 구체적으로, 복수의 리턴라인(641, 642)은 제1 열교환기(631)의 하류에서 연료탱크(610)로 리턴되는 제1 리턴라인(641)과, 제2 열교환기(632)의 하류에서 연료탱크(610)로 리턴되는 제2 리턴라인(642)을 포함할 수 있다.
추가적으로, 연료탱크(610)의 압력을 일정하게 유지하는 리턴밸브(RV1, RV1)가 제1 리턴라인(641)과 제2 리턴라인(642) 각각에 구비될 수 있다. 일 실시예에서, 리턴밸브(RV1, RV1)는 self-regulating valve일 수 있다.
이와 같이 본 발명의 제6 실시예에 따른 가스 공급 시스템(60)은, PBU와 액화가스 히터를 통합하여 시스템 구성을 단순화할 수 있다.
또한, 두 열 교환기가 서로 백업하는 구성으로 마련되어 가스 공급 시스템(60)의 안정적인 운영이 가능하다.
도 7은 본 발명의 제7 실시예에 따른 가스 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제7 실시예에 따른 가스 공급 시스템(70)은 연료탱크(710), 베플 구조물(715), 액화가스 공급라인(720), PBU(730), 리턴라인(740) 및 증발가스 공급라인(750)을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 연료탱크(710) 외의 구성은 전술된 제1 실시예의 구성들과 실질적으로 동일하므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
PBU(730)에서 액화가스를 가열해 연료탱크(710) 기상부에 주입하게 되는데, 수용된 액화가스 수면의 표면적이 큰 경우 가압효율이 떨어지게 된다.
따라서, 본 실시예의 연료탱크(710)는 수직 타입으로 구성하여 수면의 표면적을 줄일 수 있다. 이에 의하여 연료탱크(710)이 가압 효율이 향상될 수 있다.
또한, 연료탱크(710) 내부에 베플(Baffle) 구조물(715)을 설치하여 슬로싱을 방지할 수 있다. 베플 구조물(715)은 연료탱크(710) 내부에 복수 개가 높이 방향으로 이격되되, 각각 좌우 양 측면에서 교번되는 구조로서, 액화가스가 지그재그 형태로 유동할 수 있도록 한다.
도 8은 본 발명의 제8 실시예에 따른 가스 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제8 실시예에 따른 가스 공급 시스템(80)은 복수 개의 연료탱크(811, 812), 복수 개의 연결배관(821, 822, 823), 액화가스 공급라인(830), PBU(841, 842), 리턴라인(850) 및 증발가스 공급라인(860)을 포함할 수 있다.
전술한 구성 요소와 동일한 참조 번호를 갖는 구성 요소에 관하여는 모순되지 않는 한 전술한 개시 사항을 참조할 수 있으며, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예의 연료탱크(811, 812)는 2 이상으로 나란히 구성된다. 연료탱크(811, 812) 각각에는 PBU(841, 842)가 마련되어 내압을 상승시킬 수 있다. 연료탱크(811, 812) 중 일부만 PBU를 가동하여 액화가스를 공급할 수 있고, 또는 전체가 PBU를 가동하여 액화가스를 공급할 수 있다.
연료탱크(811, 812)들은 가압 효율이 향상되도록 수직 타입으로 구성될 수 있다. 그리고, 연료탱크(811, 812)들은 연결배관(821, 822, 823)으로 상호 연결될 수 있다. 연결배관(821, 822, 823)들은 연료탱크(811, 812)의 높이 방향을 따라 수직으로 배치될 수 있다.
연료탱크(811, 812)를 교대로 스위칭하여 액화가스를 공급하는 경우, 압력변동이 발생할 수 있는데, 본 실시예의 연료탱크(811, 812)는 서로 연결된 연결배관(821, 822, 823)으로 인해 연료탱크(811, 812) 간 압력 변동을 감소시킬 수 있다. 또한, 유사시 연료탱크(811, 812)들이 서로를 백업해줄 수 있다.
본 발명은 앞서 설명된 실시예 외에도, 적어도 어느 하나의 실시예와 공지기술의 조합 또는 적어도 둘 이상의 실시예의 조합 등에 의해 발생하는 실시예들을 모두 포괄한다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
10: 가스 공급 시스템 EG: 엔진
110: 연료탱크 120: 액화가스 공급라인
HT: 히터 VP: 기화기
130: PBU 140: 리턴라인
150: 증발가스 공급라인

Claims (6)

  1. 액화가스를 저장하는 연료탱크;
    상기 연료탱크에서 배출되는 액화가스를 가열하여 엔진에 공급하는 히터;
    상기 연료탱크에 마련되어 상기 연료탱크에 저장된 액화가스를 가열해 상기 연료탱크로 리턴시키는 PBU(pressure build-up unit); 및
    상기 히터에서 가열된 액화가스 중 적어도 일부를 상기 연료탱크로 리턴시키는 리턴라인을 포함하되,
    상기 엔진의 초기 가동 시 상기 PBU를 이용하여 상기 연료탱크의 내압을 상승시키고, 상기 엔진의 정상 가동 시 상기 리턴라인을 이용하여 상기 연료탱크의 내압을 상승시켜, 액화가스 펌프에 의한 펌핑 없이 액화가스를 상기 엔진으로 공급하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 초기 가동은,
    상기 연료탱크의 내압이 상기 엔진의 요구압력 미만인 상태인 것을 것을 특징으로 하는 가스 공급 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 정상 가동은,
    상기 연료탱크의 내압이 상기 엔진의 요구압력에 대응되는 상태인 것을 것을 특징으로 하는 가스 공급 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료탱크와 상기 히터 사이에 구비되어, 상기 연료탱크로부터 제공된 액화가스를 기화시키는 기화기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 연료탱크 내에서 발생하는 증발가스를 상기 기화기에 의해 기화된 액화가스에 혼합하는 증발가스 공급라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 상기 가스 공급 시스템을 갖는 것을 특징으로 하는 선박.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230034117A (ko) * 2021-09-01 2023-03-09 현대중공업 주식회사 가스 공급 시스템 및 이를 구비하는 선박

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102438661B1 (ko) * 2020-11-09 2022-08-31 이수호 연료 공급 시스템
KR102462225B1 (ko) 2021-01-11 2022-11-03 하이리움산업(주) 액화가스 구동 장치
CN113756997A (zh) * 2021-10-06 2021-12-07 石荣明 一种用于含有氨气的气体透气的氨水循环系统和方法
KR102570185B1 (ko) * 2021-10-26 2023-08-28 주식회사 동화엔텍 잠수식 펌프와 통합형 열교환기를 구비한 소형선박용 lng 연료 공급 시스템
KR102678477B1 (ko) * 2022-02-04 2024-06-27 주식회사 영광 선박용 연료가스 공급장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150089243A (ko) * 2014-01-27 2015-08-05 현대중공업 주식회사 액화가스 처리 시스템
KR20180123605A (ko) * 2017-05-08 2018-11-19 삼성중공업 주식회사 연료공급시스템

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140082332A (ko) * 2012-12-24 2014-07-02 현대중공업 주식회사 해상 부유 구조물 및 액화천연가스 재기화 방법
KR101441243B1 (ko) * 2013-04-24 2014-09-17 현대중공업 주식회사 Lng 처리 시스템
KR20150080089A (ko) * 2013-12-30 2015-07-09 현대중공업 주식회사 액화가스 처리 시스템
KR101922271B1 (ko) * 2014-02-06 2018-11-26 현대중공업 주식회사 액화가스 처리 시스템
KR20160034518A (ko) * 2014-09-19 2016-03-30 현대중공업 주식회사 액화가스 처리 시스템
KR102189728B1 (ko) * 2014-12-19 2020-12-14 삼성중공업 주식회사 연료공급시스템
KR101784603B1 (ko) * 2015-11-17 2017-10-11 현대중공업 주식회사 액화가스 재기화 시스템 및 이를 구비하는 선박
JP6678077B2 (ja) * 2016-07-07 2020-04-08 川崎重工業株式会社 船舶
KR101916696B1 (ko) * 2017-09-15 2018-11-09 삼성중공업 주식회사 연료공급시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150089243A (ko) * 2014-01-27 2015-08-05 현대중공업 주식회사 액화가스 처리 시스템
KR20180123605A (ko) * 2017-05-08 2018-11-19 삼성중공업 주식회사 연료공급시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230034117A (ko) * 2021-09-01 2023-03-09 현대중공업 주식회사 가스 공급 시스템 및 이를 구비하는 선박

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